JPH0423431B2 - - Google Patents
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- JPH0423431B2 JPH0423431B2 JP5940282A JP5940282A JPH0423431B2 JP H0423431 B2 JPH0423431 B2 JP H0423431B2 JP 5940282 A JP5940282 A JP 5940282A JP 5940282 A JP5940282 A JP 5940282A JP H0423431 B2 JPH0423431 B2 JP H0423431B2
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- Japan
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- resonator
- laser
- microwave
- mixed gas
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- Expired
Links
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- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 claims description 3
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 claims description 2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/097—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser
- H01S3/0975—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser using inductive or capacitive excitation
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Lasers (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、マイクロ波励起型CO2レーザー発振
器の改良に関し、特に、マイクロ波の多重折返し
方式により発振効率を格段に高めるとともに共振
器をその外殻から直接冷却してレーザー出力を増
大せしめるようにしたガス循環式のマイクロ波励
起型CO2レーザー発振器に関する。
器の改良に関し、特に、マイクロ波の多重折返し
方式により発振効率を格段に高めるとともに共振
器をその外殻から直接冷却してレーザー出力を増
大せしめるようにしたガス循環式のマイクロ波励
起型CO2レーザー発振器に関する。
従来、当初においては、この種発振管は、対向
する電極間における放電により生じる高速軸流を
もつて、還流CO2を含む混合ガスからCO2レーザ
ービームを発生せしめこれを管外に取出す方式が
広く使用されていた。
する電極間における放電により生じる高速軸流を
もつて、還流CO2を含む混合ガスからCO2レーザ
ービームを発生せしめこれを管外に取出す方式が
広く使用されていた。
一般に、レーザー発振管にあつては、如何に効
率よく外部から冷却できるかが出力増大の決め手
となる。しかして、電極を使用するこの方式にお
いては、金属は使用できず硝子又はセラミツク等
管の使用が不可欠であつたが、熱伝導度の低いか
かる硝子管等を外部から直接又は間接に冷却する
場合極めて冷却の効果が少なく、このため発振開
始後急速に発振効率が低下することとなつた。こ
れに対処して、混合CO2ガスのガス圧を高くする
方法もあつたが、この場合には電気抵抗が大とな
つて放電しにくくなり、さらに高電圧印加に伴う
発振管の耐用命数の低下等諸々の欠点を伴うもの
であつた。これを改めるため、管内における電極
の放電による発振に替えて、マグネトロンにより
発生せしめられるマイクロ波をレーザー励起電源
とする方式が開発されており、例えば米国特許
3614657号（Cl.331／94.5）に開示されている如
きCO2レーザー発振器がある。このものは、原理
的にマイクロ波励起型ではあるが、その構成は、
反応器の内部に、発振管を内蔵するもので、発振
管の冷却は反応器との間の空気を介してなされ、
特別の冷却装置を顧慮されていないので、このま
までは十分な出力の増大は困難であつた。
率よく外部から冷却できるかが出力増大の決め手
となる。しかして、電極を使用するこの方式にお
いては、金属は使用できず硝子又はセラミツク等
管の使用が不可欠であつたが、熱伝導度の低いか
かる硝子管等を外部から直接又は間接に冷却する
場合極めて冷却の効果が少なく、このため発振開
始後急速に発振効率が低下することとなつた。こ
れに対処して、混合CO2ガスのガス圧を高くする
方法もあつたが、この場合には電気抵抗が大とな
つて放電しにくくなり、さらに高電圧印加に伴う
発振管の耐用命数の低下等諸々の欠点を伴うもの
であつた。これを改めるため、管内における電極
の放電による発振に替えて、マグネトロンにより
発生せしめられるマイクロ波をレーザー励起電源
とする方式が開発されており、例えば米国特許
3614657号（Cl.331／94.5）に開示されている如
きCO2レーザー発振器がある。このものは、原理
的にマイクロ波励起型ではあるが、その構成は、
反応器の内部に、発振管を内蔵するもので、発振
管の冷却は反応器との間の空気を介してなされ、
特別の冷却装置を顧慮されていないので、このま
までは十分な出力の増大は困難であつた。
また、この例では発振管内に対向するミラーを
有して発生したマイクロ波を混合ガス中に住復さ
せる試みはなされているが、反射光を上記ミラー
間以外に反射させていないために、絶えず新規の
CO2に接触されないこととなり十分な発振効率が
期待できず発振効率の向上又は出力の増大を要求
される工業上有用なレーザー発振管としてはさら
に改善を必要とするものであつた。
有して発生したマイクロ波を混合ガス中に住復さ
せる試みはなされているが、反射光を上記ミラー
間以外に反射させていないために、絶えず新規の
CO2に接触されないこととなり十分な発振効率が
期待できず発振効率の向上又は出力の増大を要求
される工業上有用なレーザー発振管としてはさら
に改善を必要とするものであつた。
本発明はかかる実状に鑑みてなされたもので、
発振効率が格段に向上せしめられ、また、レーザ
ー出力が十分増大されている有用なマイクロ波励
起型レーザー発振管を提供することをその目的と
するものである。
発振効率が格段に向上せしめられ、また、レーザ
ー出力が十分増大されている有用なマイクロ波励
起型レーザー発振管を提供することをその目的と
するものである。
本発明は上記の問題点を解決するために、
ａ マイクロ波を発生するマグネトロンを設置し
てレーザー励起用電源とするマイクロ波励起型
CO2レーザー発振管において、 ｂ 該マグネトロンのマイクロ波放射部が接続さ
れて、混合ガス流入口及び混合ガス流出口を備
えた空洞室を有する共振器を設け、 ｃ 該空洞室の内側面に対向する少なくとも２組
以上の反射鏡を設置して強電磁場を形成し、 ｄ また、共振器の外殻を金属で構成し該外殻を
直接外部から冷却する冷却流体を循環する冷却
器を設けてある ｅ ガス循環式のマイクロ波励起型CO2レーザー
発振器 にその要旨を存して成立するものである。
てレーザー励起用電源とするマイクロ波励起型
CO2レーザー発振管において、 ｂ 該マグネトロンのマイクロ波放射部が接続さ
れて、混合ガス流入口及び混合ガス流出口を備
えた空洞室を有する共振器を設け、 ｃ 該空洞室の内側面に対向する少なくとも２組
以上の反射鏡を設置して強電磁場を形成し、 ｄ また、共振器の外殻を金属で構成し該外殻を
直接外部から冷却する冷却流体を循環する冷却
器を設けてある ｅ ガス循環式のマイクロ波励起型CO2レーザー
発振器 にその要旨を存して成立するものである。
以下図面を参照し実施例に基づいて本発明を説
明する。
明する。
第１図はガス循環式の本発明装置の全体説明図
である。
である。
この発振器には、レーザー励起用電源１と共振
器２とが設けられる。電源１はマグネトロンを有
してマイクロ波を含む高周波を発生する。このマ
イクロ波は同軸ケーブル１ａによつて伝送され、
マイクロ波放射部３からこれに接するは共振機２
の空洞部に放射される。共振器２は、任意の形
状、例えば、第２図に示す如く概ね角筒又は円筒
形等のもので前記空洞室を形成している。
器２とが設けられる。電源１はマグネトロンを有
してマイクロ波を含む高周波を発生する。このマ
イクロ波は同軸ケーブル１ａによつて伝送され、
マイクロ波放射部３からこれに接するは共振機２
の空洞部に放射される。共振器２は、任意の形
状、例えば、第２図に示す如く概ね角筒又は円筒
形等のもので前記空洞室を形成している。
この空洞室２ａの内側面には、対向する少なく
とも２組以上の反射鏡４，４′，…（図では２組）
が設置されていて、発生したビームを図示の如く
折返し次々と反射を繰返すようになつている。こ
の方式は、所謂多重折返し方式とも呼ばれるもの
で、レーザービームの出力を増大せしめるのに極
めて効果的であり、特に、ビームが後述する混合
ガスに衝突するチヤンスが著しく増加するため出
力の急速な上昇を招き極めて好都合である。この
方式を採用すると、従来の単に１組の反射鏡を対
向させて発振した場合に比較して格段に優れた効
果を示す。
とも２組以上の反射鏡４，４′，…（図では２組）
が設置されていて、発生したビームを図示の如く
折返し次々と反射を繰返すようになつている。こ
の方式は、所謂多重折返し方式とも呼ばれるもの
で、レーザービームの出力を増大せしめるのに極
めて効果的であり、特に、ビームが後述する混合
ガスに衝突するチヤンスが著しく増加するため出
力の急速な上昇を招き極めて好都合である。この
方式を採用すると、従来の単に１組の反射鏡を対
向させて発振した場合に比較して格段に優れた効
果を示す。
CO2ガスを含むN2，He等との混合ガス流入口
５から共振器２の空洞室２ａ内に流入し、流出口
６から流出しさらに循環せしめられる。
５から共振器２の空洞室２ａ内に流入し、流出口
６から流出しさらに循環せしめられる。
また、共振器２の外殻２ｂは、鉄鋼等の金属で
構成され、該外殻を直接その外部から冷却流体等
を循環する冷却器７をもつて冷却するのが本発明
の重要な特徴となつている。この結果、従来の発
振器が、電極型、マイクロ励起型ともに、その共
振器に熱伝導性のよくないガラス、セラミツクス
等を使用するのが一般的であつたものを完全に金
属と置換するもので、少くとも金属ケースの中で
内蔵されていて該金属ケースとは完全に隔離され
ていた冷却効果の著しく低いガラス等のものと比
較して冷却効果が格段に増加することとなり、そ
れに伴つて出力が大幅に増加し得るものである。
この外殻は、全部が金属で構成されていて差支え
ない。即ち、本発明品では共振器に通電されるこ
とがないからである。なお、符号８はレーザー取
出口を示す。
構成され、該外殻を直接その外部から冷却流体等
を循環する冷却器７をもつて冷却するのが本発明
の重要な特徴となつている。この結果、従来の発
振器が、電極型、マイクロ励起型ともに、その共
振器に熱伝導性のよくないガラス、セラミツクス
等を使用するのが一般的であつたものを完全に金
属と置換するもので、少くとも金属ケースの中で
内蔵されていて該金属ケースとは完全に隔離され
ていた冷却効果の著しく低いガラス等のものと比
較して冷却効果が格段に増加することとなり、そ
れに伴つて出力が大幅に増加し得るものである。
この外殻は、全部が金属で構成されていて差支え
ない。即ち、本発明品では共振器に通電されるこ
とがないからである。なお、符号８はレーザー取
出口を示す。
本発明装置にあつては、発生したマイクロ波が
その放射部から共振器空洞室内に放射され、該共
振器内に形成される強電磁場内で還流するCO2と
共鳴現象を起し共振せしめられレーザービームを
発振し共振器空洞室の内側面における対向する複
数組の反射鏡間における反射の繰返しによつて定
在波としてレーザー取出口８から外部に取出すよ
うになつている。なお、周波数は2.550MHz帯が
使用されている。
その放射部から共振器空洞室内に放射され、該共
振器内に形成される強電磁場内で還流するCO2と
共鳴現象を起し共振せしめられレーザービームを
発振し共振器空洞室の内側面における対向する複
数組の反射鏡間における反射の繰返しによつて定
在波としてレーザー取出口８から外部に取出すよ
うになつている。なお、周波数は2.550MHz帯が
使用されている。
また、第２図においては、横断面が矩形で、
電源１１よりのマイクロ波がふたつの同軸ケーブ
ル１１ａ，１１a′により２個所から共振器１２内
に放射されるタイプが示されており、また、第２
図には、横断面が円形の共振器２２が示されて
いる。これらは発振容量等の設定条件に基づき任
意に設計変更が可能である。なお、符号１３は反
射鏡を、また、符号１４及び２３はレーザー出力
取出口を示す。
電源１１よりのマイクロ波がふたつの同軸ケーブ
ル１１ａ，１１a′により２個所から共振器１２内
に放射されるタイプが示されており、また、第２
図には、横断面が円形の共振器２２が示されて
いる。これらは発振容量等の設定条件に基づき任
意に設計変更が可能である。なお、符号１３は反
射鏡を、また、符号１４及び２３はレーザー出力
取出口を示す。
〔発明の効果〕
本発明は以上の構成に基づくものであつて、特
に、空洞室の内側面に対向する少くとも２組以上
の反射鏡が設置されているので、マイクロ波は多
重に折返すこととなり、絶えず新規のCO2を含む
混合ガスに接触することとなり、順調に、しかも
確実に、出力を増大することとなり、また、共振
器の外殻が直接その外部から冷却されうる金属に
より構成されているので、十分な冷却によつてそ
の発振効率が急速に高まりこの種マイクロ励起型
発振管を最大限有効に使用できるものであり、ま
た従来の共振管と比較して格段に強度大なる金属
を使用するので、その耐久性が良好であり、さら
に、装置全体の容量が小さくてすみ経済的である
等多くの利点を有するもので、この種の発振器に
適用して極めて有用である。
に、空洞室の内側面に対向する少くとも２組以上
の反射鏡が設置されているので、マイクロ波は多
重に折返すこととなり、絶えず新規のCO2を含む
混合ガスに接触することとなり、順調に、しかも
確実に、出力を増大することとなり、また、共振
器の外殻が直接その外部から冷却されうる金属に
より構成されているので、十分な冷却によつてそ
の発振効率が急速に高まりこの種マイクロ励起型
発振管を最大限有効に使用できるものであり、ま
た従来の共振管と比較して格段に強度大なる金属
を使用するので、その耐久性が良好であり、さら
に、装置全体の容量が小さくてすみ経済的である
等多くの利点を有するもので、この種の発振器に
適用して極めて有用である。
第１図は本発明に係るCO2レーザー発振器の断
面的全体説明図、第２図は同発振器の各種態様を
示す斜視図である。 １……レーザー励起用電源、２……共振器、２
ａ……空洞室、２ｂ……外殻、３……マイクロ波
放射部、４，４′……反射鏡面、５……混合ガス
流入口、６……混合ガス流出口、７……冷却器。
面的全体説明図、第２図は同発振器の各種態様を
示す斜視図である。 １……レーザー励起用電源、２……共振器、２
ａ……空洞室、２ｂ……外殻、３……マイクロ波
放射部、４，４′……反射鏡面、５……混合ガス
流入口、６……混合ガス流出口、７……冷却器。
Claims (1)
- １ マイクロ波を発生するマグネトロンを設置し
てレーザー励起用電源とするマイクロ波励起型
CO2レーザー発振器において、該マグネトロンの
マイクロ波放射部が接続されて、混合ガス流入口
及び混合ガス流出口を備えた空洞室を有する共振
器を設け、該空洞室の内側面に対向する少なくと
も２組以上の反射鏡を設置して強電磁場を形成
し、また、共振器の外殻を金属で構成し該外殻を
直接外部から冷却する冷却流体を循環する冷却器
を設けてなることを特徴とするガス循環式のマイ
クロ波励起型CO2レーザー発振器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5940282A JPS58176987A (ja) | 1982-04-09 | 1982-04-09 | マイクロ波励起型ｃｏ↓２レ−ザ−発振器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5940282A JPS58176987A (ja) | 1982-04-09 | 1982-04-09 | マイクロ波励起型ｃｏ↓２レ−ザ−発振器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58176987A JPS58176987A (ja) | 1983-10-17 |
| JPH0423431B2 true JPH0423431B2 (ja) | 1992-04-22 |
Family
ID=13112243
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5940282A Granted JPS58176987A (ja) | 1982-04-09 | 1982-04-09 | マイクロ波励起型ｃｏ↓２レ−ザ−発振器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58176987A (ja) |
-
1982
- 1982-04-09 JP JP5940282A patent/JPS58176987A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58176987A (ja) | 1983-10-17 |
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